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José Manuel Domínguez CerdeiraResponsable de prescripción. NEDGIA

Jornada TécnicaColegio Oficial de Arquitectos de GaliciaEnero de 2018

Eficiencia energética y edificios de consumo de

energía casi nulo.

Soluciones con tecnologíasde gas natural

Prescripción 3 PRES-PR-2018-001 V01

Para alcanzar sus objetivos energéticos (20-20-20 en el año 2020)en Europa se han establecido las siguientes medidas:

Dir. 2012/27

Directiva de Eficiencia Energética

-Reducir consumos

-Afecta a todos los sectores

EED

Dir. 2010/31

Directiva de Eficiencia EnergéticaEdificios

� Certificación� Comparativa

entre edificios� ECCN

EPBD

Dir. 2009/125

Directiva de Ecodiseño� Requisitos

minimos de diseño

ecológico de productos que usan energía

ErP

Dir. 2010/30

Directiva de Etiquetado Energético Aparatos

� Etiquetado� Comparativa de

eficiencia entre aparatos

ELD

Aumentar la eficiencia en la demanda energética y en

los sistemas que la cubren

Nuestro entorno energéticoMecanismos de eficiencia de la UE


La Directiva de eficiencia energética en edificios (EEED) en su artículo 2, apartado 2, define un «edificio de consumo de energía casi nulo» (ECCN ó NZEB) como:

Edificio con un nivel de eficiencia energética muy alto, que se determinará de conformidad con el anexo I. La cantidad casi nula o muy baja de energía requerida debería estar cubierta, en muy amplia medida, por energía procedente de fuentes renovables, incluida energía procedente de fuentes renovables producida in situ o en el entorno»

Para el cálculo de la eficiencia energética de un edificio hay que calcular, en primer lugar, las necesidades de energía final para calefacción y refrigeración y, después, la energía primaria neta. El cálculo, pues, pasa de las necesidades del edificio a la fuente (es decir, a la energía primaria)

Nuestro entorno energético¿Qué es un edificio de consumo casi nulo (NZEB)?


La Directiva de eficiencia energética en edificios (EEED) en su artículo 9 establece que los Estados miembros se asegurarán de que:

a) A más tardar el 31 de diciembre de 2020, todos los edificios nuevos sean edificios de consumo de energía casi nulo

b) Después del 31 de diciembre de 2018, los edificios nuevos que estén ocupados y sean propiedad de autoridades públicas sean edificios de consumo de energía casi nulo

Los Estados miembros elaborarán planes nacionales destinados a aumentar el número de edificios de consumo de energía casi nulo

Estos planes nacionales pueden incluir objetivos diferenciados de acuerdo con la categoría del edificio

En España, los límites máximos de consumo se definen en el Código Técnico de la Edificación en sus documentos DB-HE

Nuestro entorno energético¿Qué es un edificio de consumo casi nulo (NZEB)?


Edificios de consumo casi nulo (ECCN)La reglamentación en España

Se ha explicitado el concepto de ECCN en la siguiente reglamentación:

En el HE 0, Apéndice A Terminología, se introduce la siguiente referencia:«Edificio de consumo de energía casi nulo: Edificio que cumple con las exigencias reglamentarias establecidas para edificios de nueva construcción en las diferentes secciones de este Documento Básico.»

Orden FOM/588/2017, de 15 de junio, por la que se modifican el DB-HE «Ahorro de energía» y el DB-HS «Salubridad», del CTE

RD 564/2017, de 2 de junio, por el que se modifica el RD 235/2013, de certificación de la eficiencia energética de los edificios

Modifica la disposición adicional segunda del Real Decreto 235/2013, que en su punto 3 indica:«Los requisitos mínimos que deben satisfacer esos edificios (ECCN) serán los que en cada momento se determinen en el Código Técnico de la Edificación (CTE)


),(

),Clima(

SistemasEquipos

EpidermisDC

η=

Objetivo: Reducir la demanda:Requisitos mínimos: Código Técnico

Objetivo: Incrementar los rendimientosRequisitos mínimos: RITE

Objetivo: Reducir el consumo de energíaFactor de comparación: Certificación energética

Cuantifica la eficiencia energética como el mayor o menor consumo deun edificio, ante unas necesidades standard

Mejora de la eficiencia energéticaActuaciones en la reglamentación española


El usuario de vivienda, tanto en régimen de alquiler como en propiedad, tiene como uno de sus principales costes el energético, en especial para las demandas de calefacción y ACS.

Por ello demanda:

13 LIMPIEZA

La creciente conciencia medioambiental demanda quela solución adoptada reduzca las emisionesde CO2 y que respete la calidad del aire del entorno

2 FIABILIDADLa tecnología empleada debe ser madura y probadapara evitar averías reiteradas que reduzcan la calidad del servicio, generando quejas del usuario

ECONOMÍAFactura mensual de energía optimizada. El productodel coste unitario de la energía por el rendimientode la tecnología empleada debe minimizarse

1

El gas natural es la solución más utilizada en el resto de Europa y Norteamérica para la cobertura de calefacción y agua caliente sanitaria, por su economía y limpieza

La cobertura de las demandas térmicas¿Qué demanda el usuario de vivienda?


En la Industria En generación eléctrica Como materia prima

En el Residencial En el Terciario En el transporteEn District Heating

El gas natural como fuente de energía Un amplio abanico de aplicaciones


Climatización a gas– Bomba de calor a gas

• Por absorción• Por compresión

Cogeneración a gas

• Mayor eficiencia• Energía más barata• Disminuye la demanda

de potencia eléctrica

• Autoconsumo de electricidad y calor

• Menor consumo de energía primaria

Calderas a gas de alta eficiencia– De baja temperatura– De condensación

• Especializado en calefacción y ACS

• Adaptado a climas fríos y semi-fríos

Soluciones de alta eficiencia con gas naturalCobertura de todas las necesidades


Se debe asegurar que la temperatura de retorno a caldera sea menor de 54ºC

Poder calorífico inferior(100%)

Calor de condensación(11%)

Rendimiento estacional de caldera Baja Temperatura(> 94%)

Calor latente de humos(3 %)

Calor sensible de humos (2 %)

Perdidas por radiación y convección (2 %)

Rendimiento estacional de caldera de Condensación(hasta 108 %)

Calderas de condensación a gas naturalPerdidas y rendimiento


Sistemas eficientes con gas naturalBombas de calor a gas naturalProducción de calefacción, refrigeración y ACS


COMPRESOR

ALTAPRESIÓN

R 410ALÍQUIDO

BAJA PRESIÓN

R410AFASE GAS

R 410ALÍQUIDO

R 410AFASE GAS

MOTORA GAS

COMBUSTIBLE

ALTA PRESIÓN

EXPULSIÓNDEL

CALOR=

CONDENSACIÓNREFRIGERANTE

EVAPORACIÓNREFRIGERANTE

=SUSTRACCIÓN

CALOR DELAMBIENTE

(REFRIGERACIÓN)

ATMÓSFERA EX TERIORINTERIOR A CLIM ATIZAR

Idéntico funcionamiento que la Bomba de calor eléctrica, solo que accionadas por un motor endotérmico a gas (OTTO)

�Permite la recuperación del calor del motor

�Elimina los ciclos de desescarche

Sistemas eficientes con gas naturalBomba de calor a gas por compresión (BCMG)


Sistemas eficientes con gas naturalBomba de calor a gas por absorción (BCAG)La bomba de calor por absorción a gas combina la combustión del gas con la aerotermia 1 kWh energía primaria 1,52 1,52 1,52 1,52 kWhkWhkWhkWhtérmicostérmicostérmicostérmicosBC AbsorgasCaldera de condensación 1 kWh energía primaria 1,09 1,09 1,09 1,09 kWhkWhkWhkWhtérmicostérmicostérmicostérmicos


Consiste en la producción y aprovechamiento conjunto de energía eléctrica y energía calorífica (calefacción, agua caliente sanitaria, etc…)

Energía eléctrica

5,5 kW

Energía térmica

12,5 kW(14 kW cond)

20,5 kW

Combustible(GN)

Sistemas de mini y microcogeneración


Un sistema híbrido es la unión de dos o más tecnologías con una o más fuentes de energías, que opera como un nuevo y diferente producto

El objetivo es obtener una eficiencia máxima, con uno de estos 2 criterios:� Criterio Energético: Maximizando el

rendimiento estacional (COP o REE)� Criterio Económico: Minimizando el coste

de operación, empleando la energía más económica y eficiente

Ejemplos de sistemas híbridos son:� Caldera de gas natural + Sistema solar

térmico (EST)

� Caldera de gas natural + Bomba de calor� Caldera de gas natural + Bomba de calor +

ESTLas Bombas de Calor pueden ser eléctricas o alimentadas con gas natural

El concepto de los Sistemas híbridosMaximizar la eficiencia global


• La EST cubre parcialmente la demanda de ACS• La producción con gas cubre el porcentaje restante o la totalidad del

servicio si es necesario• Con solución individual con gas no hay pérdidas de calor por distribución• Deja la posibilidad de cubrir también la demanda de calefacción

Su principio de funcionamiento:

“Solo se consume energía convencional si existe demanda y si la energía solar asociada no es suficiente”

Sistemas híbridos solar-gasSoluciones asequibles y eficientes


Layout general

Sistemas híbridosCaldera condensación a gas – BC eléctrica


Funcionamiento por Criterio económico

Sistemas híbridosCaldera condensación a gas – BC eléctrica


Caldera Condensación(gas natural)

Bomba de calor(eléctrica)

Captadores Solar Térmica

� Solución para para todo tipo de climas� Aporte de EERR al servicio de ACS� ACS a alta temperatura garantizada por Sistema Solar Térmico y

la caldera mixta� Coste de inversión asequible

Sistema hibrido BCE+ Cald(electricidad + gas natural)


� Solución para todo tipo de climas� Producción calefacción, refrigeración y ACS� Aporte de EERR al servicio de calefacción y ACS� ACS a alta temperatura garantizada por Sistema Solar Térmico y

la caldera mixta� Coste de inversión máximo

Sistema hibrido BCE+ Cald(electricidad + gas natural)

� Solución para todo tipo de climas� Aporte de EERR al servicio de calefacción y ACS� ACS garantizada por la caldera mixta� Coste de inversión alto



� Solución para climas fríos (sin demanda de refrigeración)� Aporte de EERR al servicio de ACS� ACS garantizada por la caldera mixta� Coste de inversión minimizado

Soluciones centralizadas por vivienda

Soluciones de alta eficiencia con gas naturalcon aportación de energía renovable


Soluciones centralizadas por edificio


� Solución para climas fríos (sin demanda de refrigeración)� Aporte de EERR al servicio de ACS� ACS garantizada por la caldera� Coste de inversión minimizado


Bomba de calor(gas natural)

� Solución para para todo tipo de climas� Aporte de EERR al servicio de calefacción y ACS� ACS a alta temperatura garantizada por la caldera� Coste de inversión alto


Sistema hibrido BCE+ Cald

(electricidad + gas natural)


� Solución para todo tipo de climas� Producción calefacción, refrigeración y ACS� Aporte de EERR al servicio de calefacción y ACS� ACS a alta temperatura garantizada por Sistema Solar Térmico y

la caldera� Coste de inversión máximo

� Solución para todo tipo de climas� Aporte de EERR al servicio de calefacción y ACS� ACS garantizada por la caldera mixta� Coste de inversión más asequible



Bomba de calor(electricidad)



Soluciones centralizadas por edificio

� Solución para climas fríos (sin demanda de refrigeración)� Aporte de EERR al servicio de calefacción y ACS � Temperatura de ACS garantizada por la caldera� Coste de inversión minimizado


BC Absorción(gas natural)

� Solución para todo tipo de climas� Aporte de EERR al servicio de calefacción y ACS� ACS garantizada por la BC absorción� Coste de inversión elevado


Bomba de calor(electricidad)




� Solución para climas fríos (sin demanda de refrigeración)� Aporte de EERR al servicio calefacción y de ACS� ACS a alta temperatura garantizada por Sistema Solar Térmico y

la BC Absorción� Coste de inversión asequible




27 viviendas

Sala de Calderas ensemisótano, con accesodesde el exterior, con 2Calderas de Condensación.

Bomba de Calor ubicada enla misma planta, encima dela rampa del garaje.

Calderas conectadas hidráulicamente enparalelo para que puedan independizarseentre sí. Son modulantes para adaptarse a lacarga térmica instantánea del edificio, através de una bomba de circulación generalelectrónica y un depósito de inercia de2.000 litros sobre el que trabajarán. Lascalderas actuarán en la parte alta para darservicio a la instalación de calefacción y a laproducción de ACS, cargando calor en eldepósito de inercia. De este depósito saldrála impulsión, mediante un circulador, a lainstalación de calefacción del interior de lasviviendas.

Sistemas eficientes a gas naturalEdificio residencial en Santa Cruz – Oleiros, A Coruña (I)


CALDERAS SAUNIER DUVALTHERMOMASTER CONDENS F80-Potencia útil 80/60°C: 14,9 - 74,7 kW-Potencia útil 50/30°C: 16,5 - 82,3 kW-Rendimiento 80/60°C: 98 %-Rendimiento a 50/30°C: 108 %

Sustitución de la EST para apoyo de producción de ACS por una solución alternativa igual o más ventajosa que laconvencional (según CTE - HE4): debido a que el emplazamiento del edificio no cuenta con suficiente acceso al sol por lasbarreras externas al mismo (superficie de captación necesaria para paneles solares insuficiente), se justifica que las emisionesde CO2 y el consumo de energía primaria no renovable de la instalación alternativa (equipo termodinámico a gas + bomba decalor eléctrica) son inferiores a las que se obtendrían mediante la instalación solar térmica considerada como referencia(calderas a gas y paneles solares), obteniendo un sistema alternativo más eficiente.

BOMBA DE CALOR DE DIETRICH AWHP-16 TR-3-Potencia bomba de calor: 14,65 kW-Potencia eléctrica absorbida: 3,47 kW-COP (a 7-50°C): 4,22

La Bomba de Calor aportará su producción a unacumulador de 2.000 litros en la parte baja, comoenergía de apoyo, para que de este modo el calormás barato aporte energía para las pérdidas delacumulador y para el calentamiento inicial del aguamás fría.

La producción de ACS instantánease realizará mediante 2 serpentinesde calentamiento instantáneoalbergados en el interior deldepósito de inercia, realizando elintercambio térmico con elcalentamiento del agua de consumoy asegurando en la salida unatemperatura mínima de 55°C.

Sistemas eficientes a gas naturalEdificio residencial en Santa Cruz – Oleiros, A Coruña (II)


Sistemas eficientes a gas naturalEdificio residencial en Santa Cruz – Oleiros, A Coruña (III)


Localidad: Xátiva (Valencia)

Edif. de 180 viviendas

4 orientaciones (N S E O)

12.503 m2 superficie total

Planta rectangular/Patio central

P.B + P. Tipo (1-5) + P. Ático

Sistemas eficientes (BCMG) a gas naturalBCG edificio residencial en Xátiva (Valencia)


Hotel **** de PB y 6 alturas, con 78 habitaciones y zonas comunes (restaurante, salas de reuniones, terrazas y bar)

Sistema de climatización con 3 unidades de bombas de calor con motor accionado a gas natural para zonas comunes del hotel (ECO-G de Panasonic) y 6 sistemas de VRF eléctrico (ECO-i, Panasonic), para plantas de habitaciones

Se aprovecha del calor producido por los motores a gas, para generar ACS. Así obtiene una reducción de la emisión de CO2, de 305kg a 85 kg CO2 / m2 año y un ahorro de energía de hasta el 70% (reducción desde 503,8 a 144,5 kWh/m2/año

Ha obtenido una calificación energética “A”

Sistemas eficientes (BCMG) a gas naturalHotel Vincci GALA (Barcelona)


Sistemas eficientes (BCMG) a gas naturalHotel Vincci GALA (Barcelona)


Centro deportivo formado por pistas de pádelIndoor, gimnasio, sala de actividades, cycling, ludoteca, salas de duchas y bar restaurante)

Diseño que incluye:� 1 Unidad exterior GHP 25 (con motor a gas

natural), para sistema VRF de climatización � 1 caldera de condensación de 85 kW, solo

para ACS� Unidades interiores para sistema VRF, tipo

“cassette”, techo/suelo, conductos y Split.� 5 recuperadores de calor, uno para cada

sala independiente. (Free cooling)

Con este diseño se obtiene:

� Mayor eficiencia en climatización

� Aportación anual al ACS superior al 70%, por la recuperación del calor residual de la unidad GHP (se evitan paneles solares térmicos).

� Reducción en coste de la contratación y en término fijo mensual al evitar 35 kW, de potencia (enfriadora)

� Ahorro energético por empleo de “free-cooling” en los recuperadores

Sistemas eficientes (BCMG) a gas naturalCentro deportivo “We are Padel”. Lleida


Residencia Estudiantes RIALTA. Culleredo (A Coruña)

Reforma de la instalación térmica que afecta directamente al edificio de piscina, comedor y gimnasio de la residencia

Sustitución de la caldera existente (de gas) por otros 2 equipos a gas:� 1 caldera de condensación a gas de 300 kW (EUROCONDENS SGB 300E de

BROTJE), para cubrir las puntas de demanda� 1 bomba de calor de absorción a gas de 38 kW (Baxi ABSORGAS) como

equipo para la cobertura de la demanda base de la instalación

Sistemas eficientes (BCAG) a gas natural Casos prácticos



Esquema de principio inicial




Esquema de principio modificado



Centro Deportivo HELIONDO MARTÍN ( Córdoba )

Sistema de acondicionamiento vaso y producción de ACS

2 Bombas de Calor BCAG, ROBUR GAHP-A

76,6 kw de potencia



Edificio construido en1970.� Sistema térmico anterior: Calderas de Gasóleo-C� Nuevo Sistema: 2 BC de Absorción a gas (aerotermia) + 2 calderas de

condensación a gas

Edificio de viviendas en Turín (Italia)




Ahorro energético sobrela situación anterior

48,7%

PaybackRetorno de la inversion

(sin subvenciones)

5 años

Edificio de viviendas en Turín (Italia)


Comparativo de solucionesSolar-Gas vs Hibrido gas-BCE vs Geotermia

UnifamiliarS= 140 m2

CalderaCondensación + Solar Térmica

Hibrido Caldera Condensación + BCE + Solar

Geotermia Eléctrica

Zona ClimáticaD2

Cobertura ACS con solar térmica

60%

Dem. térmica (kWh/año) 18.000 18.000 18.000

Inversión (€) 5.300 9.900 15.200

Perforación (metros) --- --- 135

Consumo (kWh/año) 15.500 6.400 5.000

Coste final (€/año) 1.082 875 850


Bomba de calor a gas por absorciónComparativa con la BC eléctrica geotérmica


3 Las soluciones más económicas para el usuario final

2 Soluciones Asequibles. La menor inversión necesaria

Soluciones eficientes, fiables y probadas1

4El gas natural, su infraestructura y sus tecnologías son el mejor socio para la descarbonización de nuestra sociedad. ES PARTE DE LA SOLUCIÓN

NEDGIA Galicia seguirá colaborando

y apoyando las actuaciones que mejoren la calidad del

medio ambiente y la eficiencia energética

Conclusiones¿Qué aportan las tecnologías con gas natural?

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